수소 항공기는 정말 친환경 비행기일까?

수소 항공기는 넷제로 항공의 도약 vs 수소 만들기 위해선 탄소 배출해야

수소 항공기 미래에 대한 의구심

항공산업은 탄소 배출로 인한 기후 변화의 가장 큰 원인 중 하나로 꼽힌다.

모든 산업이 저탄소 배출에 집중하고 있는 시점에서 항공 산업도 예외가 아니다. 

탄소 배출 없는 항공에는 여러 방법이 제기되고 있다. 그 중 하나가 수소 동력 항공기다. 

상용화 된 수소 항공기가 창공할 날이 다가오고 있지만, 이륙하기까지 여전히 난관이 남아 있다.

탄소 배출 없는 수소 항공기의 이륙

2020년 여름이 가을으로 넘어가는 시기, 영국 크랜필드 공항에서 상용 규모의 수소 항공기가 이륙했다.

비행은 차질 없이 진행되었다. 

이 비행기는 파이퍼 엠 클래스(Piper M-Class)로 불리며, 6인이 탑승할 수 있는 경비행기다. 

미국 캘리포니아의 스타트업인 제로아비아가 영국 및 세계 각지의 파트너와 협력하여 개발했다.

수소 항공기의 성공적인 첫 비행은 넷-제로 항공을 향한 중요한 발걸음을 내딛었다. 

코로나-19 기간 대부분의 항공편 운항이 중단되기 전에는 항공 산업이 전 세계 탄소 배출량의 약 2.5%를 담당했다.

이 수치는 얼핏 보면 큰 부분을 차지하지 않는 것으로 생각할 수 있다.

그러나 독일의 탄소 총 배출량이 2.2%를 차지한다는 점에서 이는 상당한 양이다.

따라서 항공 산업의 효율성 향상에 대한 관심이 많은 것은 당연한 일이다.

그리고 넷 제로 항공을 달성할 수 있다는  희망이 기술 발전과 함께 샘솟았다.

1990년 이후 엔진과 운항 방식이 크게 향상된 덕분에 여객기당 탄소 배출량은 50% 이상 감소했다.

그러나 이러한 발전은 지난 5년간 최소 20% 이상 증가한 항공 교통량 증가로 인해 상쇄되었다.

매력적인 투자 상품 ‘수소 비행기’

수소는 지구를 파괴하지 않으면서 항공기에 동력을 공급하는 좋은 옵션으로 떠올랐다.

수소는 두 가지 방식을 연료를 사용할 수 있다.

여기에는 연료 전지에서 전기를 생산하는 데 사용하거나 직접 연소하여 동력을 생산하는 방법이 있다.

두 경우 모두 유일한 폐기물은 깨끗한 물 뿐이다.

정부와 기업들은 이 수소 항공기에 적극 투자하고 있다. 가령, 제로아비아 2020 항공기는 영국 정부의 지원을 받고 있다.

영국 정부는 현재 민간 투자자 및 상업 파트너와 함께 제로아비아의 대형 수소 동력 전기 항공기 개발을 지원하고 있다.

이 항공기는 최대 20명의 승객을 태우고 648km의 거리를 비행할 수 있다.

제로아비아 CEO인 발 미프타코프는 이 모델에 큰 기대를 걸고 있다. 

그는 이 항공기로 조만간 상용 비행기를 제공할 계획이며, 2026년까지 80명의 승객을 태우고 926km를 비행할 것이라고 덧붙였다.

수소 항공기에 대한 관심은 항공 산업의 중추를 담당하는 거대 기업도 관심을 갖고 있다.

세계 최대 항공기 제조업체인 에어버스는 2020년 9월 수소 추진 시스템을 기반으로 하는 제로 E 프로젝트를 발표했다.

에어버스는 현재 제로 E는 세 가지 콘셉트 항공기로 구성되어 있으며, 2035년까지 실전 배치가 가능할 것으로 예상했다.

세 가지 모델 모두 수소 하이브리드이다. 즉, 액체 수소를 연료로 연소하고 수소 연료 전지에서 생산된 전기로 동력을 얻는다.

첫 번째 ‘제로 E 항공기’는 1,850km의 거리를 약 100명의 승개을 태울 수 있다.

두 번째 ‘제로 E’는 3,700km의 거리를 약 200명의 승객을 태우고 비행할 수 있다.

세 번째 모델은 지금까지와는 확연히 다른 모델로 더 많은 승객을 더 먼 거리까지 비행할 것으로 예상되지만 아직 자세한 내용은 공개되지 않았다.

수소 항공기도 결국엔 탄소 배출 비행기! 회의적 목소리 높아

하지만, 수소 항공기의 도입에 난관이 없는 것은 아니다.

먼저, 수소는 일반적으로 기체 형태이기 때문에 파라핀보다 에너지 밀도가 낮다. 

이는 압축하거나 액체로 변환한 다음 복잡하고 무거운 탱크에 보관해야 함을 의미한다. 

이어, 액체 수소의 에너지 밀도는 파리핀보다 훨씬 낮다. 같은 양의 에너지를 얻으려면 4배 더 큰 탱크에 저장해야 한다. 

따라서 수소 항공기는 적은 수의 승객만을 태우거나 훨씬 크기가 커야한다.

또한, 공항에서의 수소 저장 문제도 제기되고 있다.

여기에 수소를 경쟁력 있게 대규모로 생산하기 위해서는 상당한 탄소 발자국을 발생시켜야만 한다.

현재 대부분의 수소는 화석 연료인 메탄에서 생산된다.

이러한 이유로 이 분야의 주요 업체들은 수소가 탄소 없는 항공을 나아가는 데 최선의 선택인가에 대한 의문을 제기하고 있다.

영국 정부 자문 기구인 기후변화위원회의 데이비드 조페는 “직접 수소로의 전환에 수십 년이 더 걸릴 것”이라며, 친환경 수소 기술 발전의 어려움을 설명했다.

그래도 수소는 넷 제로 항공을 위한 연료….앞으로 미래는?

항공 운송 행동 그룹에 따르면 지속 가능한 항공 연료는 탄소 없는 항공을 향한 움직임에서 더욱 중요한 역할을 할 것이라고 말했다.

여기서 지속 가능한 항공 연료는 제트 엔진과 관련된 이산화탄소 및 기타 오염 물질의 순 배출량이 적은 모든 제품을 포괄적으로 지칭하는 용어다. 

지속 가능한 항공 연료 지지 모임에 따르면 수소는 제트 연료와 화학적으로 동일하고 기존 시스템에 통합 할 수 있다는 장점을 들었다. 

항공 업계가 어떤 길을 선택하든 수소는 파라핀보다 훨씬 비싸기 때문에 수소의 역할은 현재로선 한계가 있음은 분명해보인다.